بهبود مصرف انرژي در شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم مجهز به رله برداشتگر انرژي با استفاده از الگوريتم TLBO

Optimizing of energy consumption in wireless sensor networks with energy harvesting relay using TLBO algorithm

به علت انعطاف‌پذيري، قابليت انطباق بالا و قدرت دريافت اطلاعات دقيق شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم استفاده از آن‌ها روز به روز در حال گسترش است. اما محدودكننده‌ترين عامل در استفاده از اين شبكه‌ها، انرژي در دسترس براي هر گره است و اتمام انرژي گره به معناي مرگ آن گره است؛ لذا تلاش‌هاي گسترده‌اي در زمينه‌ي مديريت انرژي و استفاده بهينه از انرژي، درشبكه‌هاي حسگر انجام پذيرفته است. هدف از انجام اين مقاله، بررسي عملكرد شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم مجهز به برداشتگر انرژي مي‌باشد. بخصوص بررسي بر روي كران بالا و پايين مقدار انرژي برداشت شده از منابع (تونل انرژي) و همچنين كاربرد رله مجهز به برداشتگر انرژي در اين نوع شبكه‌ها بيشتر مورد تحليل قرار گرفته است. در اين مقاله، به بررسي و حل مسئله كمينه كردن توان حسگر در يك سيستم پايه داراي رله مجهز به برداشتگر انرژي با تنظيمات نابه‌هنگام پرداخته‌ايم. مشكل اصلي، موضوع محدوديت انرژي و محدوديت باتري است كه توسط بهينه‌سازي توان رله برداشتگر انرژي حل خواهد شد. سپس مسئله بهينه‌سازي با محدوديت‌هاي بيان شده را به كمك TLBO كه يك الگوريتم تكاملي مبتني بر هوش جمعي است، حل نموده‌ايم. همچنين نتايج شبيه‌سازي، عملكرد سيستم پيشنهادي ما را تصديق مي‌كند.

Wireless sensor networks (WSN) are increasingly being used due to its flexibility, high adaptability and the ability to receive accurate data. But an important limiting factor in using WSN is the available energy for each node and the completion of nodal energy that leads to death of a node. Extensive efforts have been made in energy management and optimization. This paper focuses on the performance of WSN equipped with energy harvesting. Particularly, the study on the use of relay equipped with energy harvesting and the upper and lower bounds of the amount of energy harvested from the sources (energy tunnel) has been further analyzed. In this paper, we investigate and solve the problem of minimizing the power of sensor in a base system model with a relay equipped with energy harvesting in an off-line settings. The main problem is the issue of energy constraints and battery constraints that will be solved by optimizing the power consumption in the relay equipped with energy harvesting. This optimization problem with the constraints is solved by TLBO which is a meta heuristic algorithm. Simulation results also provided to confirm the performance of the proposed system.